Regulación alostérica

Regulación alostérica

1. Regulación de la Eficacia Regulación de la Eficacia
catalíticacatalítica
Los modificadores alostéricos de la actividad Los modificadores alostéricos de la actividad
enzimática. Efectos y fenómenos alostéricos. enzimática. Efectos y fenómenos alostéricos.
Efecto alostérico positivo y negativo. Efecto alostérico positivo y negativo.
Inhibición Feed-Back. Importancia Inhibición Feed-Back. Importancia
BIOQUIMICA UNT
Dra. María Reyes Beltrán

4. Enzimas alostéricas
monoméricas: Ribonucleótido
difosfato reductasa y Piruvato-
UDP-N-acetilglucosamina
transferasa; la mayoría son
oligoméricas

5. ENZIMAS ALOSTÉRICOSENZIMAS ALOSTÉRICOS
Son enzimas que presentan dos centros
distintos a los que pueden unirse las
moléculas reguladoras:
• el centro activo, en donde se une el
sustrato cuya reacción cataliza el enzima
• el centro alostérico, en donde se
pueden unir sustancias, que pueden
activar o inhibir la actividad enzimática

6. TIPOS DE ENZIMAS TIPOS DE ENZIMAS
ALOSTÉRICOSALOSTÉRICOS
ENZIMAS HETEROTRÓPICAS, ENZIMAS HETEROTRÓPICAS, estimuladas o estimuladas o
inhibidas por un efector diferente del sustrato.inhibidas por un efector diferente del sustrato.
ENZIMAS HOMOTRÓPICASENZIMAS HOMOTRÓPICAS . Estimuladas o . Estimuladas o
inhibidas por el sustrato, éstas tienen dos o más inhibidas por el sustrato, éstas tienen dos o más
sitios de unión para el sustrato.sitios de unión para el sustrato.
La mayoría de enzimas son de tipo mixto, La mayoría de enzimas son de tipo mixto,
homotrópico-heterotrópicohomotrópico-heterotrópico, el sustrato y algún , el sustrato y algún
otro metabolito funcionan como moduladores.otro metabolito funcionan como moduladores.

7. REGULACIÓN ALOSTÉRICA
Procesos a nivel celular; regulación de ajuste fino de la
actividad enzimática, a través de efectos de
retroalimentación (negativa o positiva)
Alosterismo:
Una acción sobre la actividad enzimática que se desarrolla
fuera del Centro Activo (Jacob y Monod, 1960)
SITIO ALOSTERICO: Región específica del enzima
diferente del centro de fijación del sustrato

8. EFECTOR, MODULADOR O EFECTOR, MODULADOR O
MODIFICADOR ALOSTÉRICO MODIFICADOR ALOSTÉRICO
““Moléculas que regulan la enzima alostérica que se fijan Moléculas que regulan la enzima alostérica que se fijan
de manera no covalente a un sitio alostérico”de manera no covalente a un sitio alostérico”
Altera la afinidad de la enzima por su sustrato, modifica Altera la afinidad de la enzima por su sustrato, modifica
la actividad catalítica máxima de la enzima o ambas.la actividad catalítica máxima de la enzima o ambas.
Los que inhiben la actividad enzimática, son efectores Los que inhiben la actividad enzimática, son efectores
negativos y los que la incrementan son positivosnegativos y los que la incrementan son positivos

9. TIPOS DE EFECTORES TIPOS DE EFECTORES
ALOSTÉRICOALOSTÉRICO
Efectores HomotrópicosEfectores Homotrópicos: Molécula idéntica al : Molécula idéntica al
sustrato o el propio sustrato funciona como efector sustrato o el propio sustrato funciona como efector
positivo. positivo.
Cooperatividad. Curva sigmoidea (vCooperatividad. Curva sigmoidea (v
00) contra (S).) contra (S).
Efectores HeterotrópicosEfectores Heterotrópicos: Diferente del sustrato. : Diferente del sustrato.
Retroalimentación. Generalmente el producto final Retroalimentación. Generalmente el producto final
de una vía.(Alostérico propiamente dicho)de una vía.(Alostérico propiamente dicho)

15. MODELO SIMÉTRICO O MODELO SIMÉTRICO O
CONCERTADO DE MONOD (1965)CONCERTADO DE MONOD (1965)

16. MODELO SECUENCIAL DE MODELO SECUENCIAL DE
KOSHLAND (1966)KOSHLAND (1966)

17. La cooperatividad (positiva) consiste en que la fijación de una
molécula de substrato favorece la fijación del siguiente, y así
hasta ocuparse toda la molécula
s s s ss s
s
s
ss
+ + +
1 2 3
En términos de Km veríamos que K
m1
> K
m2
> K
m3
Existe también cooperatividad negativa, cuando la fijación de
una molécula de substrato dificulta la fijación del siguiente.

18. CLASES DE ENZIMAS ALOSTÉRICAS POR CLASES DE ENZIMAS ALOSTÉRICAS POR
CINÉTICACINÉTICA

K K efector altera la Km pero no la Vmaxefector altera la Km pero no la Vmax : :
doble recíprocos similar a inhibidor doble recíprocos similar a inhibidor
competitivocompetitivo

VV efector altera la Vmax pero no la Kmefector altera la Vmax pero no la Km : :
doble recíprocos similar a inhibidor no doble recíprocos similar a inhibidor no
competitivo; incrementan o disminuyen la competitivo; incrementan o disminuyen la
velocidad de descomposición del complejo velocidad de descomposición del complejo
ES en productos, la constante de velocidad ES en productos, la constante de velocidad
catalítica Kcatalítica K
33 queda afectada, no se modifica la queda afectada, no se modifica la
constante de fijación de sustratoconstante de fijación de sustrato

19. Enz K
Enz V

20. El comportamiento cooperativo implica:
1. Que hay más de un sitio de fijación de substrato
por molécula de enzima (estr.cuaternaria)
2. Que hay interacciones entre los sitios de fijación

21. No cooperativo, cuando ambos ligandos se unen con la misma afinidad
p.e. K1 = K2
Cooperatividad positiva es K2 << K1, segundo ligando se une mas
fuertemente que el primero!
Cooperatividad negativa es K1 << K2 segundo ligando se une menos
fuertemente que el primero

22. La Cooperatividad positiva es una de las maneras de las
cuales los sistemas exhiben una unión o cinética
sigmoidea (la relación entre unir y el porcentaje catalítico
se observa lo más simplemente posible en el concepto
que el porcentaje es proporcional a [ES] el cuál refleja la
afinidad de unión).
" uno para todos y
todos para uno!"

23. Inhibicion Feedback se refiere a inhibicion de una enzyma en una vía
biosintética por un producto final de ella. Elevadas concentraciones de D inhibe
conversion de A en B. Tipicamente, D se une a un sitio alosterico especialmente
distinto del sitio catalitico de la enzyma reguladora. Los inhibidores Feedback son
efectores alostericos y de manera típica poco o no similares estructuralmente a
los substratos de las enzimas que ellos inhiben. En este ejemplo, el inhibidor
feedback D actúa como un efector alostérico negativo of Enz1.
Enz 1 Enz 2 Enz 3
A B C D
-

24. Ejemplo de retroinhibición:
La conversión de la L-treonina en L-
isoleucina está catalizada por una
secuencia de cinco enzimas.
La treonina deshidratasa es inhibida
alostéricamente y de forma específica
por la L-isoleucina, producto final de
la secuencia
La cinética de inhibición por retroalimentación La cinética de inhibición por retroalimentación
puede ser competitiva, no competitiva, puede ser competitiva, no competitiva,
parcialmente competitiva o mixtaparcialmente competitiva o mixta.

25. Ejemplo:
Fosfofuctoquinasa
Regulador alostérico: Fructosa 2,6-bifosfato
(activador)
Regulador alostérico: ATP
(inhibidor)

26. REACCIÓN DE LA ASPARTATO TRANSCABAMILASA
(ATCasa)
CTP ATP
-+

27. El CTP estabiliza el estado T, haciendo más difícil la unión
del sustrato y la transición al estado R
Efecto del CTP sobre la cinética de la ATCasa

28. El ATP estabiliza el estado R, facilitando la unión del sustrato
Efecto del ATP (activador alostérico) sobre la
cinética de la ATCasa

29. RUTAS METABÓLICAS CONTROLADAS POR
RETROALIMENTACIÓN
Glicolisis Fosfofructokinasa ATP
NeoglucogénesisFBP fosfatasa AMP
Bios. Ács. GrasosAcetilCoA carboxilasaAcilCoA
Bios. ColesterolHMGCoA reductasa Colesterol
Bios. Purinas PRPP sintetasa AMP,GMP,IMP
Ruta Enzima Inhibidor

31. La union de ligandos a la
enzima perturba la posición
del equilibrio entre las dos
conformaciones.
Activador alostérico: Activador alostérico:
favorece la unión del favorece la unión del
sustratosustrato
Inhibidor alostérico: impide Inhibidor alostérico: impide
la unión del sustratola unión del sustrato

32. Regulación por Retroalimentación e Regulación por Retroalimentación e
Inhibición por RetroalimentaciónInhibición por Retroalimentación
Regulación por RetroalimentaciónRegulación por Retroalimentación: :
Término fenomenológico desprovisto de Término fenomenológico desprovisto de
inferencias mecanicistasinferencias mecanicistas
Inhibición por RetroalimentaciónInhibición por Retroalimentación: Mecanismo : Mecanismo
para la regulación de la actividad enzimática.para la regulación de la actividad enzimática.
Ejemplo: La HMG-CoA reductasa es afectada Ejemplo: La HMG-CoA reductasa es afectada
por el colesterol de la dieta por el colesterol de la dieta por regulación por por regulación por
retroacciónretroacción pero no por inhibición, netamente es pero no por inhibición, netamente es
disminuyendo la expresión del gen que codifica disminuyendo la expresión del gen que codifica
su síntesis.su síntesis.

33. Hormonas actúan mediante Hormonas actúan mediante
segundos mensajeros alostéricossegundos mensajeros alostéricos
Impulsos nerviosos y unión de hormonas Impulsos nerviosos y unión de hormonas
((Primer mensajeroPrimer mensajero) a receptores de ) a receptores de
superficie celular desencadenan cambios superficie celular desencadenan cambios
del índice de reacciones catalizadas por del índice de reacciones catalizadas por
enzima dentro de células blanco.enzima dentro de células blanco.
Inducen liberación o síntesis de efectores Inducen liberación o síntesis de efectores
alostéricos especializados llamados alostéricos especializados llamados
segundos mensajeros: segundos mensajeros: 3’,5’-cAMP, Ca3’,5’-cAMP, Ca
2+ 2+
, ,
3’,5’-cGMP, polifosfoinositoles.3’,5’-cGMP, polifosfoinositoles.